[發明專利]測試大型汽輪發電機組軸系扭振模態的掃頻法

有效

• 申請號: 200710178366.8
• 申請日: 2007-11-29
• 公開（公告）號: CN101169352A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 張濤;焦邵華;錢華東;李國寶;李英偉;李元盛;梁新艷
• 申請（專利權）人: 四方電氣（集團）有限公司;北京四方博能自動化設備有限公司
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 北京華進專利事務所
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明涉及電力系統、大型火力發電廠，需要汽輪發電機組或大容量電動機的工業領域

背景技術

大型火力汽輪機組技術是我國重大裝備的關鍵設備之一，發電廠的大規模建設是我國工業快速發展的保障。大功率機組的軸系具有輕質柔性、多支承、大跨距、高功率密度的特征，發電機材料利用系數提高，軸系截面功率密度相對增大，軸系的加長使扭轉剛度下降，軸系固有頻率譜相對較密，誘發振動的能量較低；同時電網也在朝著超高壓大區域的方向發展，超高壓遠距離輸電大量采用串補電容提高電網輸電能力，以及新型采用電力電子元件的輸配電和控制技術的應用，所有這些都使誘發機組振動的潛在因素日益增加，使機組軸系扭振問題越來越嚴重。另一方面，扭振也會激發電網的振蕩，造成線路跳閘或機組解列，直接影響到系統的穩定運行和大量用戶的經濟利益。

如何準確測試現場安裝后的大型汽輪發電機組的軸系機械扭振模態是保護機組軸系的關鍵。目前國內測試該項內容的方法是大型發電機運行起來后做多種擾動試驗，包括機組同期、解列、線路投切、機組甩負荷等，不能保證試驗每次是充分有效的，且對機組和電網運行有一定的破壞性。本發明涉及一種可控的測試大型汽輪發電機組軸系模態的掃頻法，通過專門的試驗裝置和控制軟件與被測試機組接口，通過對發電機組勵磁系統注入可調節小控制信號，在機組軸系產生控制力矩，進而測試機組軸系的頻率相應，并最終確定軸系的模態。

發明內容

研究了檢測汽輪發電機組軸系扭振模態的掃頻法，開發了大型汽輪發電機組軸系扭振控制器的軟硬件和扭振測試儀，結合系統的測試方法，可實現對發電機組連續變頻率的扭振力矩掃描，同時測試軸系的扭振響應，進而得到軸系的扭振模態。

本發明適用于1000MW、600MW、300MW的主力大型汽輪發電機組，也同樣適用于300MW以下的小型汽輪發電機組和大容量電動機。

掃頻法測試汽輪發電機組軸系扭振模態的檢測方法的具體步驟：

通過裝置發出4～20mA正弦電流信號，轉換為2～10V的電壓信號作為激勵信號注入發電機勵磁系統，在勵磁系統的電流、電壓中產生和注入的激勵信號頻率相同的信號；

勵磁系統隨發電機組轉子旋轉，在發電機組軸系產生與注入信號頻率相同的電磁扭矩；

連續調節注入正弦信號的頻率，調節范圍為2～48Hz，步長為0.1Hz，發電機組軸系隨注入激勵信號的頻率變化，產生2～48Hz的電氣扭矩，扭矩作用在軸系產生扭振；

實時測量發電機組機端轉速傳感器信號，實時計算并監視激勵信號在軸系產生的扭振的強度；

在某個頻率點附件，實時測量的扭振強度達到局部極大值，則判斷這個頻率點是發電機組軸系的一個扭振模態；

在扭振模態頻率值附近緩慢改變注入信號頻率，反復試驗得到精確的扭振模態，精度精確到0.1Hz。

本發明給出了一種測量大型汽輪發電機組軸系扭振模態的試驗方法。該方法能夠非常可靠、準確實際測量大型汽輪發電機組的軸系扭振模態。隨著大容量汽輪發電機組和遠距離大容量輸電技術的應用，在機組和電網中發生次同步振蕩(SSO)的情況越來越嚴重，測試機組軸系扭振模態是解決SSO問題的根本，是抑制次同步振蕩、保護發電機組等電力設備的運行安全的基礎，本方法相對于現有的通過大型發電機組人工并解列、甩負荷、人工接地等試驗手段相比具有準確、經濟、可重復等突出優點。對解決發電廠和電網的次同步振蕩問題具有重大意義。

附圖說明

圖1示意了測量機組軸系扭振響應的裝置(CSC-812T)的具體接線；

圖2示意了CSC-812T裝置的輸出接線；

圖3示意了提供機組軸系扭振力矩的扭振激發裝置(CSC-811T)的具體接線；

圖4示意了CSC-811T裝置將掃頻控制信號注入勵磁系統的接口；

圖5示意了掃頻法試驗的輸入頻率與輸出響應的關系。

具體實施方式

通過研究檢測汽輪發電機組軸系扭振模態的掃頻法，開發了大型汽輪發電機組軸系扭振控制器的軟硬件和扭振測試儀，結合系統的測試方法，可實現對發電機組連續變頻率的扭振力矩掃描，同時測試軸系的扭振響應，進而得到軸系的扭振模態。